מתלה (רכב)

מתלה מסוג תמוכת מקפרסון

מתלה הוא כינוי למערכת של מרכיבים המקשרים בין גלגל כלי הרכב לגוף הרכב. המתלה עשוי לכלול קפיצים, בולמי זעזועים ומערכת זרועות מקושרות. תפקידו של המתלה הוא:

• לספק נוחות נסיעה. מתלי הרכב צריכים להקטין למינימום את התנועה האנכית של גוף הרכב ביחס לפני הדרך.
• לספק אחיזת צמיגים (המכונה 'אחיזת כביש' בדרך סלולה). תפקיד המתלים לצמצם למינימום את הזמן בו הצמיג אינו צמוד לפני הדרך. ככל שהצמיג מוצמד בעוצמה רבה יותר לפני הדרך כך אחיזתו גבוהה יותר.

תכנון המתלה הטוב ביותר שימלא רק את המטרה הראשונה יהיה שונה מזה שימלא רק את השנייה, ולכן מתלים מתוכננים בדרך כלל כפשרה בין המטרות עם נטייה לכיוון מסוים בהתאם לאופי כלי הרכב. לדוגמה, כלי רכב ספורטיבי יצויד במתלים בעלי אחיזת כביש טובה ונוחות נסיעה טובה פחות.

תפקיד הרכיב הקפיצי במתלה הוא לספק את מהלך הגלגל האורכי בהתאם לפני הדרך. תפקיד רכיב הבלימה הוא לרסן מהר ככל האפשר את התנודות המחזוריות של הקפיץ ובכך לעזור בעקיבת הגלגל את פני הדרך.

סוגי מתלים

מתלי כלי הרכב הופיעו והתפתחו בד בבד עם כלי הרכב ובמהלך השנים תוכננו עשרות ומאות סוגים שונים של פתרונות למערכת המתלים. בכלי רכב בעלי גלגלים מקבילים כדוגמת מכוניות נהוג לתכנן מתלה עצמאי לכל גלגל או מתלה בודד לזוג גלגלים. מתלה בודד לזוג גלגלים היה מקובל מאוד בעבר וכיום ברכבים כבדים וברכבי שטח. הוא מכונה סרן חי אם הוא כולל את הנעת הרכב וסרן מת אם לא. טיפוסי מתלים ברכב בעל גלגלים מקבילים:

• תמוכת מקפרסון (MacPherson Strut) - בדרך כלל לסרן קדמי עם הנעה קדמית
• עצם עצה כפולה (Double wishbone) - ייתכנו בשני הסרנים, עם ובלי הנעה
• רב חיבורי - שיפור של עצם עצה כפולה
• קפיץ עלים - יתכן בשני הסרנים
• זרוע עוקבת

בכלי רכב בעלי שני גלגלים (כדוגמת אופנוע, ולעיתים אופניים) מקובלים טיפוסי מתלים כגון:

• מזלג - לציר הקדמי
• זרוע עם בולם בודד - לציר האחורי
• זרוע עם שני בולמים - לציר האחורי
• זרוע חד צידית עם בולם בודד - לציר האחורי

מאפיינים

מתלה מאופיין במגוון רחב של פרמטרים המשפיעים על התנהגות כלי הרכב. לעתים ניתן לקבוע פרמטר מסוים במפעל הייצור בלבד, לעיתים בזמן טיפול במוסך, ולעיתים כולל המתלה אמצעי כיוון המאפשרים למשתמש ברכב לשנות את התנהגותו בהתאם לצורך. באופן טבעי כוונון משתמש נפוץ יותר בכלי רכב יקרים ובעלי אופי ספורטיבי.

• גאומטריית היגוי - מבנה המתלה שותף בקביעת התנהגות כלי הרכב. לדוגמה, זווית קדם האופן במתלה מכונית, או זווית המזלג באופנועים, תשפיע על יציבות הנסיעה בקו ישר ולחילופין על זריזות ההיגוי.

• עומס קפיץ - מותאם למשקל אותו צריך לשאת המתלה. כלי רכב כבד יותר יזדקק לקפיץ בעל קבוע גבוה יותר כדי להתמודד עם המשקל. למאפיין זה של הקפיץ יש השפעה מרכזית על קשיחות המתלה. באופנועים, עומס הקפיץ הראשוני כמעט תמיד ניתן לכוונון על ידי הרוכב כדי להתאים למצב בו מתווסף משקל נוסף (למשל, תוספת של כ-20% למשקל הכולל במצב הרכבת נוסע).

• שיכוך - בולם הזעזועים במתלה משכך את התנועה המחזורית של הקפיץ מהר ככל האפשר. הבולם מאופיין בפרמטרים לשיכוך כיווץ ושיכוך החזרה. פרמטרים אלו קובעים את מהירות תנועת הקפיץ ממצב מאוזן למצב מכווץ (למשל במקרה של מהמורה בדרך) ואת מהירות החזרה למצב מאוזן.

• משקל מוקפץ - סך משקלי הרכיבים התלויים מתחת לקפיץ מכונים משקל מוקפץ. הם כוללים בדרך כלל את הגלגל, המעצורים וחלקים מן המתלה עצמו. ככל שהמשקל המוקפץ עולה המתלה נדרש להיות איכותי יותר כדי להצליח במשימת השיכוך. לפיכך, מתלים המתוכננים לצמצם את המשקל המוקפץ למינימום נחשבים מוצלחים יותר. תצורה מיוחדת מופיעה לעתים בקטנועים, שם המשקל המוקפץ כולל את מנוע הקטנוע. תצורה זו פוגעת בהתנהגות המתלה, אך נמצאת בשימוש לשם הוזלת עלויות הייצור.

• פרוגרסיביות - מתלה נאלץ לתפקד במצבים המשתנים מעומס קל לעומס קיצוני. לשם כך מתלים מסוימים מתוכננים עם תכונת הפרוגרסיביות שמספקת קשיחות גבוהה בעומס קיצוני ורכות יחסית בעומס קל. הפרוגרסיביות מושגת בדרך כלל באמצעות קפיץ בעל יותר מקבוע קפיץ בודד, כלומר נעשה שימוש, לדוגמה, בקפיץ סלילי שצידו האחד רך וצידו השני קשה.

קישורים חיצוניים

• התנ"ך של המתלים (אנגלית)
• כתבה ראשונה על המתלים מתוך מגזין אוטו
• כתבה שנייה על המתלים מתוך מגזין אוטו
• כתבה שלישית על המתלים מתוך מגזין אוטו
• כתבה רביעית על המתלים מתוך מגזין אוטו